沥青路面施工与养护：抗水损害翻修方案材料设计

从材料的角度分析，水损害是由于矿料与沥青的黏附性不足以抵抗水分的作用而引起的。为了防止水损害，需设法增强矿料与沥青之间的黏附性，提高沥青混合料的水稳定性。对以水损害为主且严重到需要翻修的路面，进行设计时应从以下三个方面来考虑：①进行合理的材料设计，改进材料，提高沥青混合料本身的抗水损害性能，如选用黏附性好的沥青和矿料、采用聚合物改性沥青结合料、添加抗剥落剂等；②采用合适的路面结构，如选用合适的混合料类型、设计良好的排水系统，防止水渗入路面结构层；③采取预防性养护措施，防止或减缓水损害的发生与发展。

（1）集料。

集料应洁净、干燥，表面粗糙，质地坚硬耐磨，特别是选择与沥青黏附性好的集料，这对提高沥青混合料的水稳定性最为有效。在通常情况下，石灰岩等碱性石料，与沥青的黏附性好，但耐磨性能差，不能适应沥青路面表面层抗滑及耐磨耗的需要，一般不作为面层材料。相反地，花岗岩、砂岩、石英岩等酸性岩石，石质坚硬、致密，耐磨性强，能充分发挥集料之间的嵌挤作用，但它们与沥青的黏附性能不好，容易在水分的作用下造成沥青膜的剥落，很快导致沥青路面出现掉粒、松散、坑槽等水损害。应谨慎使用这些石料，如需使用，应考虑添加抗剥落剂、消石灰等。

在沥青路面的应用上，通常以集料与沥青的黏附性作为集料分类的基准，分为以硅铝为主要成分的，亲水、憎油、与沥青黏结性不好的酸性石料；以钙、镁为主要成分的，与沥青黏结性较好的碱性石料。从水稳定性的角度出发，应选择二氧化硅含量低、碱性高的石料。一般在沥青层的中下面层、沥青稳定碎石基层中都可采用石灰石，如果磨光值能够符合要求，也可以用作表面层或磨耗层。

就集料与沥青的黏附性而言，若集料中含有泥土，对沥青混合料的水稳定性的影响也很大。因土含有负电荷，它是强亲水性物质。另外，潮湿的集料黏附性也会大大降低，过分潮湿的集料在拌和厂可能不容易烘干，将严重影响混合料的质量。滞留在混合料内部的水分夏季遇高温会变为水蒸气，使沥青膜从集料表面撑开，容易造成剥离。

因此，必须注意清除集料外的覆盖层，减少含泥量，使生产的集料保持干燥、洁净。石屑的质量必须符合规范要求。为减少含泥量，可以使用机制砂。矿粉是沥青混合料中对水稳定性影响很大的材料，它的比表面积最大，吸附的沥青量也最大，所以矿粉必须是石灰岩等碱性石料的磨细矿粉。

（2）沥青结合料。(www.xing528.com)

沥青结合料可以选用含有较多地沥青酸或地沥青酸酐的沥青，这些沥青具有较强的表面活性，与集料中的碱性物质能形成很强的黏结力。采用改性沥青是改善沥青混合料水稳定性非常有效的途径，当普通沥青黏结力不符合要求时，一般采用改性沥青能满足要求，而且通常不再需要添加抗剥落剂和掺加消石灰。由于改性沥青自身黏度大，与集料的黏附性也大，与各种集料的黏附性可达到4级以上。

（3）外加剂。

掺加外加剂可提高沥青混合料的水稳定性。为改善沥青混合料的水稳定性和耐久性，提高沥青与集料的黏附性和抗剥离性能，可通过掺加外加剂来提高路面的抗水稳性：①可用一部分石灰、水泥代替矿粉；②在沥青中添加少量环烷酸类高分子有机酸、石油沥青与煤沥青混合等都能改善黏附性；③添加钙、镁、铅、锰等各种类型的金属皂，能够有效地提高沥青与集料的黏附性；④掺加抗剥落剂，可以改善沥青与矿料之间的黏附性。

《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）中规定，当使用不符要求的粗集料时，宜掺加消石灰、水泥或用饱和石灰水处理后使用，必要时可同时在沥青中掺加耐热、耐水、长期性能好的抗剥落剂，也可采用改性沥青，使沥青混合料的水稳定性检验达到要求。掺加外加剂的剂量由沥青混合料的水稳定性检验确定。在沥青混合料中掺加消石灰作为抗剥离措施在国外使用较多。

1991年，美国Hicks对不同类型的抗剥落剂的研究认为，消石灰的抗剥离效果要优于液体胺类抗剥落剂、改性沥青和波特兰水泥。1992年，由佐治亚州交通部资助，Watson通过对125条道路进行钻芯取样来评估其抗剥落性能，试验结果表明用石灰作为抗剥落剂的效果非常明显。1998年，捷克的Luxenburk研究结果清楚地表明，消石灰能提高混合料的稳定性和抗车辙能力。国内学者也开展了对消石灰的研究，认为掺加水泥或消石灰后，沥青混合料的水稳定性和高温稳定性有明显的改善，低温性无明显变化。

应该注意的是，抗剥落剂中有许多产品的受热稳定性往往较差，在使用前注意通过试验确定。《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20—2011）为了甄别某些不合要求的抗剥落剂，可进行沥青混合料的浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验以及浸水车辙试验，且在试验前必须预先对掺加抗剥落剂的沥青混合料进行短期老化及长期老化试验。